专利名称：无功电流校正电路和低压驱动式电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含功率放大电路的低压驱动式电子设备。此外，本发明还涉及一种用以校正流经低压驱动式电子设备中使用的功率放大电路的无功电流的无功电流校正电路。
一种功率放大电路是最有效利用晶体管的线性工作区使输出信号相对于输入信号的失真保持在最小限度的电路，因此必须将确定晶体管工作点的无功电流保持为最佳无功电流值。
然而，往往有这样的情况，即无功电流值由于元件偏差引起的有害影响而变化。因此，一般采用了这样的方法，即选用线性度优异的功率晶体管作为这种功率放大电路使用的功率晶体管，而且在所选用的功率晶体管上加上高电压，以确保其必要的高线性度。
然而，近几年来，可用于诸如数字便携式电话之类便携式电子设备中的电源电压越来越低。虽然在线性度要求方面没有变，但需要降低加到这些便携式电子设备放大电路上的电源电压。
因此，调定与元件偏差有关的无功电流初始工作值对确保功率放大电路更好的线性度非常重要。这类无功电流调定法有以下几种。例如，以元件偏差的平均值固定无功电流，通过逐个手动调整来固定初始无功电流。
然而，手动调整放大电路元件偏差引起的无功电流变化既费时又需要熟练的技术。此外，这种手动调整无功电流的方法不可避免地会增加工序，不可避免地需要有调整装置，因而不适合大批量生产。然而，若听任无功电流变化，功率消耗必然增加，因此必须适当控制无功电流。
按照本发明，为在校正操作和正常操作过程中切换无功电流的供应通路，设置了一个开关装置，再用一个电阻器产生大小相应于流经校正操作时用的无功电流供应通路的无功电流大小的电压。此外，还设置了一个检测装置和一个控制装置，前者用以检测电阻器产生的电压，后者用以根据检测装置的检测结果校正功率放大电路的偏压，使流经功率放大电路的无功电流的大小与预定的电流值一致。本发明的无功电流校正电路即由这些电路元件构成。
由于检测装置检测流经各功率放大电路的无功电流是否偏离最佳值然后再通过控制装置的控制自动校正这个偏移，因而可以使无功电流最佳化。相比之下，在相应的一般情况下，校正量由元件偏差的平均值固定，进而与手动操作的情况相比，可知本发明既缩短了工作时间，又减小了工作负荷。
由于低压驱动式电子设备是由上述无功电流校正电路和放大输入信号功率、输出已放大的输入信号的功率放大电路构成，因而低压驱动式电子设备的性能得以提高。
结合附图阅读下面的详细说明可以更好地理解本发明。附图中图1是本发明一个实施例的具有无功电流校正功能的功率放大电路的电路图；图2是说明图1的功率放大电路中进行无功电流校正操作的流程图。
现在参看
本发明第一实施例的具有无功电流校正功能的功率放大电路。
图1是本发明第一实施例的功率放大电路的电路图。图中，功率放大电路由晶体管23、高频(射频)负载24和电阻器19、20、21构成。无功电流校正电路由开关晶体管6、7、电阻器10、压降检测单元11至14和处理电路15构成。
现在说明这两个电路相应的结构元件。应该指出的是，编号1、2、3表示电源电压供应端子，预选的电源电压加在这些端子上。此外，编号4表示功率放大电路的信号输入端，编号5表示功率放大电路的信号输出端。
现在先说明无功电流校正电路的各结构元件。
开关晶体管6和7构成的开关电路用以在正常操作和校正操作过程中切换提供给功率放大电路的无功电流的通路。晶体管6和7的极性彼此相反，因而其中一个开关晶体管6或7因通过固定电阻器9加到其上的控制电压而导通时，另一个晶体管截止。应该指出的是，无功电流可从与电源电压供应端子1连接的电源线流入导通的晶体管。
固定电阻器8用以将基极电压加到开关晶体管6上。
另一个固定电阻器10用以在校正操作过程中产生电压降。此电压降与流经开关晶体管7的无功电流的大小相应。还应指出的是，其它固定电阻器11、12、13可与上述固定电阻器10一起使运算放大器14具有预定的增益。
运算放大器14用以按电阻器12与电阻器13的阻值比放大固定电阻器10两端产生的电压。此运算放大器14与固定电阻器10至13一道起检测装置的作用，用以检测与无功电流大小相应的电压降。
处理电路15将其端子“b”收到的运算放大器14的直流输出电压与一基准电压相比较，并控制加到固定电阻器21的电压，使无功电流值变为某预定值。还应该指出的是，虽然在图1中没有详细示出，但此处理电路15实际上由一个模/数转换器、一个微处理器、一个ROM、一个RAM等构成。
接下来说明功率放大电路的各结构元件。
首先，电容器16的作用是将高频旁路，其一端接开关晶体管6与开关晶体管7的公共连接点。
匹配电路17接高频(射频)信号输入端4，用以使接输入端4的信号源(图中未示出)阻抗与晶体管23的另一阻抗匹配。
隔直流电容器18用以去掉加到输入端4的高频信号的直流信号分量，从而只将该高频信号的交流信号分量加到晶体管23上。
固定电阻器19、20、21用以将作为偏压的一定电压加到晶体管23的栅极上。该偏压是通过将处理电路15来的直流控制电压再适当分成分压产生的。
电容器22用以将高频电压旁路。
高频负载24相应于由调谐电路或非调谐电路构成的负载，该电路产生的电压是通过线性放大输入信号得到的。
另一个匹配电路25用以使接输出端5的负载(图中未示出)的阻抗与晶体管23、高频负载24和晶体管23之间中性点的阻抗匹配。
现在说明用上述电路方案在功率放大电路中校正无功电流的过程。图2概括示出了无功电流的这种校正过程。功率放大电路是在无功电流经过校正之后开始工作的。
首先，如图2的步骤SP1所示，电源接通时，预选的电源电压从各电源电压供应端1、2、3加到相应的各电路部分。在其后的步骤SP2中，处理电路15根据ROM中预编程的处理指令进行初始化操作。
接着，在下一步骤SP3中，将出现在端子“c”的电压调到大致等于地电位的“O伏”。在步骤SP4中，将出现在端子“a”的电压(以下称为“H”)调到大致等于电源电压供应端1的电压。
应该指出的是，这时处理电路15对输入到端子“b”的电压不予理睬。此外，ROM中储存有用以预先储存与基准输入电压及端子“a”处对应于无功电流的相对电压有关的数据表以及另一用以预先储存与基准输出电压及端子“c”处相对电压有关的数据表。或者，这些数据也可以在每次进行初始化操作时计算出来。此外，假设开始时没有任何高频信号加到输入端4上。
如上所述，当出现在处理电路15端子“a”上的电压从“L”转变为“H”时，开关晶体管7导通。于是，如步骤SP5所示，电流会从电源电压供应端1经固定电阻器10、开关晶体管7和调谐电路24流到晶体管23。
这时，由于固定电阻器10处产生对应于此无功电流的电压降(如步骤SP6中所示)，在预定增益下放大此电位差的运算放大器14的输出电压发生变化。应该指出的是，此输出电压变得低于出现在电源电压供应端1上的电压。现在假设固定电阻器12的阻值为R12，固定电阻器13的阻值为R13，则输出电压V0大致可用下式求出V0＝Vi-[V10×((R12+R13)/R12)]。
接着，无功电流校正操作过程进入步骤SP7，由处理电路15读取运算放大器14输出的变化，作为端子“b”输入电压的变化。此电压由模/数转换器转换成数字数据位，然后在步骤SP8中将此数字数据位与上述基准输入电压表的内容相比较。
这时，若数字数据位与基准输入电压不一致(即步骤SP9中的比较结果为“否”)，则处理电路15判断输入电压高于还是低于该基准值。处理电路15从相对电压表读取该判断结果相应的适当数据位。接着，如步骤SP10所示，此数据由数/模转换器转换成模拟直流电压并加到输出端“c”上。
该直流电压经固定电阻器19、20和21加到晶体管23上，然后作为固定电阻器21的电压降出现。如步骤SP11所示，此偏压的变化会作为流过晶体管23的无功电流的变化出现。
之后，处理电路15的处理操作再返回到步骤SP6。在步骤SP6中，再次核实运算放大器14的输出电压是否因无功电流变化而适当变化。反复进行此项操作，直到能确实保证基准电压，即能确实保证晶体管23的无功电流为止。
接着，当肯定在步骤SP9中能取得一致的结果且基准电压能确实得到保证时，处理电路15的处理操作就进入步骤SP12。在步骤SP12中，出现在固定电阻器10的压降加到这时产生的输出电压上而得出的电压值相应的数字数据位就写入RAM中储存起来。同时，从基准输出电压表读出此基准输出电压相应的数据位，然后提供给端子“c”。
接着，处理电路15的处理操作进入步骤SP13的处理操作。在步骤SP13中，出现在端子“a”的电位从“H”变为“L”，从而使操作情况从校正操作转入正常操作。换句话说，这时如步骤SP14所示的那样，开关晶体管6导通，从而使无功电流从电源电压供应端1经开关晶体管6和高频负载24流到晶体管23。
应该指出的是，这时，端子“c”处可确定构成功率放大电路的晶体管23的偏压的输出电压由于出现在固定电阻器10的电压降而得到校正，从而使这种有预定大小的无功电流会以流过晶体管23的无功电流同样的大小流通而没有任何变化。此电流为晶体管23的漏极电流，而且也是最佳的无功电流。
在这时若希望再次校正无功电流的情况下，在下一步骤SP15中获得一致的结果，接着处理操作返回到步骤SP4，在SP4中反复进行上述处理操作。
另一方面，不需要再进行校正时，处理操作进入步骤SP16。然后在此阶段，高频信号电压加到输入端4，从而可以通过输出端5输出没有任何元件偏差、输入/输出性能线性度优异的放大信号。
还应该指出的是，如步骤SP17所示，在此情况下，即使出现在端子“a”处的电位从“L”变为“H”或从“H”变为“L”，出现在端子“c”处的电压也可被保持。
上面已说明了具有无功电流校正功能的功率放大电路。
综上所述，按照本发明的第一实施例，晶体管23的可确定功率放大电路线性度的无功电流大小，可以通过预先切换开关晶体管6和7、根据基准值与作为压降而从固定电阻器10检测出来的所述无功电流值的比较结果加以校正，从而无论各电流元件的性能如何波动都可以将各功率放大电路的工作点调到最佳状态。
这样就可以最好地利用各晶体管潜在的线性度，从而确保有更多的线性区，进而改善互调失真。
虽然上面就具有无功电流校正功能的功率放大电路的电路方案以第一实施例参照图1进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例，而是可按下述方式加以修改或更改。
举例说，上述开关晶体管6和7采用了极性彼此相反的晶体管，且由公用的控制信号控制使其导通或截止。作为另一种选择，也可以采用极性相同的晶体管，各晶体管可用不同的控制信号控制。当然，若这些晶体管可有选择地加以切换，也可以采用其它方案。
此外，大小对应于无功电流的电压是从连接在开关晶体管7与电源电压供应端1之间的固定电阻器10上获取的。作为另一种选择方案，此固定电阻器10也可以插在开关晶体管7与高频负载24之间，且借助此固定电阻器获取一个预定电压。
在上述实施例中，只说明了功率放大电路，但另一方面，本发明的直流功率放大装置也可应用于工作电压低的各种电子设备中。
例如，本发明的直流功率放大电路可应用于采用低压电池的便携式电话机和便携式数据终端，这就要求改善功率放大电路因第三种失真引起的互调失真。
如上面所详细说明的那样，按照本发明，无功电流供应通路是在校正操作过程中和正常操作过程中切换的，且功率放大电路的偏压是根据对此校正操作过程中流动的无功电流值的检测结果进行校正的，因而使流经该功率放大电路的无功电流值与预定的电流值一致。于是，可以不断将流过各功率放大电路的无功电流校正到最佳值。这样就可以使无功电流最佳化，相比之下，常规情况下这种校正量是由元件偏差的平均值固定的。此外，与手动操作相比，不仅缩短了工作时间，而且减小了工作负荷。
由于低压驱动式电子设备是由上述无功电流校正电路和功率放大输入信号以输出经放大的输入信号的功率放大电路构成的，因而提高了低压驱动式电子设备的性能。
权利要求
1.一种无功电流校正电路，包括开关装置，用以在校正操作过程中和正常操作过程中切换无功电流供应通路；电阻器，在校正操作过程中设在无功电流供应通路上，以产生大小与无功电流大小相应的电压；检测装置，用以检测所述电阻器产生的电压；和控制装置，用以根据所述检测装置的检测结果校正功率放大电路的偏压，使流过所述功率放大电路的无功电流的大小与预定的电流值一致。
2.如权利要求1所述的无功电流校正电路，其特征在于所述控制装置在校正操作被切换到正常操作时根据无功电流供应通路的差别给所述偏压加一校正量。
3.一种低压驱动式电子设备，包括功率放大电路，用以放大输入信号的功率，以输出功率经放大的输入信号；开关装置，用以在校正操作过程中和正常操作过程中切换无功电流供应通路；电阻器，在校正操作过程中设在无功电流供应通路上，以产生大小与无功电流大小相应的电压；检测装置，用以检测所述电阻器产生的电压；和控制装置，用以根据所述检测装置的检测结果校正功率放大电路的偏压，使流过所述功率放大电路的无功电流的大小与预定的电流值一致。
4.如权利要求3所述的低压驱动式电子设备，其特征在于所述控制装置在校正操作被切换到正常操作时根据无功电流供应通路的差别给所述偏压加一校正量。
全文摘要
切换校正操作时,为检测流过功率放大电路的无功电流大小而在校正操作过程中和正常操作过程中切换无功电流通路。接着,根据无功电流的检测结果校正功率放大电路的偏压。此偏压经过自动校正,使流过功率放大电路的无功电流值与预定的电流值一致。这样,无论电路元件有任何偏差都可以不断地使流过各功率放大电路的无功电流保持最佳值。
文档编号H03F1/30GK1173766SQ9711541
公开日1998年2月18日 申请日期1997年7月19日 优先权日1996年7月19日
发明者高桥忠成 申请人:冲电气工业株式会社